南畹河迭撒國控斷面水質污染狀況評價及污染特征分析

彭勝武

（德宏州生態環境局隴川分局，云南 德宏 678700）

引言

水環境是人類生存環境中極為重要的一環，水環境問題已成為制約發展的突出問題。隨著水污染日益加劇，對流域的水環境質量做出科學、客觀的評價是社會發展的需要，也是人類身體健康的需要，更可以通過評價對某些關鍵的污染因子進行防范和控制。目前，主要的水質評價方法有單因子評價法、綜合污染指數法、內梅羅污染指數法、模糊數學評價法、灰色系統評價法、層次分析法、物元分析法、人工神經網絡評價法等。

南宛河是隴川縣第一大河，是隴川縣的母親河，同時也是伊洛瓦底江的重要支流。南宛河發源于隴川縣護國鄉、清平鄉諸山溪流，進入隴川壩即稱南宛河，沿國境線經瑞麗壩西南55號界牌處匯入瑞麗江，后流入緬甸第一大河伊洛瓦底江。河長65.7 Km，流域面積1 426.3 Km2。隨著近年來工農業生產的發展及人口的快速增長，給南畹河水質造成一定程度的污染，但目前鮮有對南畹河水質狀況的研究。

本文選取南畹河迭撒斷面為研究對象，利用2013—2018年的水質監測數據，并采用單因子評價法、綜合污染指數法、內梅羅污染指數法三種方法對其進行評價；采用Spearman秩相關系數發分析南畹河水質的時間變化規律；另外，結合自然氣候因子，探討氣候對水質的影響，以期為南宛河水質保護與流域可持續發展提供科學依據。

1 研究方法

1.1 水樣采集與測定

水質采樣點位于南畹河迭撒大橋，為國家重點監控斷面。采用2013—2018年的水質監測數據，每月采樣一次，對《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）基本項目中除總氮外的23項指標進行測定[1]。水樣預處理及測定方法均采用相應國家標準進行。

1.2 水質評價方法

1.2.1 單因子評價法

單因子評價法先要確定該水體評價標準，將各參數濃度與評價標準相比，根據比值是否大于1來評價該水體是否達到了相應的水質標準，并判定評價指標的水質類別，以最差的水質類別作為水質綜合評價的結果。該方法簡單明了，可直接了解水質狀況與評價標準之間的關系，是目前環境監測系統劃分水質類別的評價方法。

其計算公式如下：

式中Pi為污染指數；Ci為污染物實測值；Si為污染物評價標準值，根據水質考核要求，本研究根據《德宏州三線一單文本》取《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅱ類水質標準。

當Pi≤1時，表明該項污染物沒有超標，若Pi＞1時則表明該項污染物超過標準值。

1.2.2 綜合污染指數法

綜合污染指數法是對各污污染指標的相對污染指數進行統計，得出代表水體污染程度的數值，該方法用以確定污染程度和主要污染物，并對水污染狀況進行綜合判斷。在一般情況下，綜合污染指數評價法的應用，是假設各參與評價因子對水質的貢獻基本相同，采用各評價因子標準指數加和的算術平均值進行計算，同時也反映了多個水質參數與相應標準之間的綜合對應關系[2]。

其計算公式為：

式中P為綜合污染指數；Pi為i污染物的污染指數；n為污染物的種類。水質分級標準見表1。

表1 綜合污染指數評價分級標準

1.2.3 內梅羅污染指數法

內梅羅指數法是美國敘拉古大學內梅羅（N.L.Nemerow）教授在其所著的《河流污染科學分析》一書中提出的一種水污染指數，是一種兼顧極值的計權型多因子環境質量指數，是當前國內外進行綜合污染指數讓算的最常用的方法之一。

其計算公式如下：

其中，P2iave、P2imax分別為平均單項污染指數和最大單項污染指數。內梅羅綜合污染指數評價標準見表2。

表2 內梅羅綜合污染指數評價分級標準

1.3 污染變化趨勢定量分析方法-秩相關系數法

衡量環境污染變化趨勢在統計上有無顯著性，最常用的是Daniel的趨勢檢驗，使用spearman的秩相關系數。給出時間周期Y1…YN，和其相應值X（即年均值C1…CN），從大到小排列好，統計檢驗用的秩相關系數。

其計算公式如下：

式中di為變量Xi與Yi的差值；Xi為周期i到周期N按濃度值從小到大排列的序號；Yi為按時間排列的序號。將秩相關系數rs的絕對值同Spearman秩相關系數統計表（詳見《地表水環境質量評價方法》（試行））中的臨界值Wp進行比較，當rs＞WP則表明變化趨勢有顯著意義，rs＞WP則表明變化趨勢無顯著意義[3]。

1.4 數據處理

實驗數據及圖形于SPSS17.0平臺下處理完成，2013—2018年降水數據由當地氣象部門提供。

2 結果與討論

2.1 水質狀況及單因子指數分析

南畹河迭撒斷面主要水質指標見表3（其余未列出指標均達到國家Ⅰ類水質要求）。根據表3，6年指標均值達到《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅱ類水質要求，水質總體達標，單因子污染指數最高的為Tp（0.92）和BOD5（0.8）。分年度的話，2013、2014、2016、2017、2018五年水質均達到Ⅱ類水質要求，2015年水質為為Ⅲ類，水質超標，超標因子為Tp，單因子污染指數P為1.1，超標倍數為0.1，說明南畹河迭撒斷面水質總體達標，但個別年份出現超標現象；同時，對2013—2018年各年度各類水質比列進行了統計，統計結果見表4。根據表4可知，南畹河迭撒斷面各月水質在Ⅱ～Ⅳ之間，無Ⅴ類及以上水質，但同時水質超標（Ⅲ類及以上）比例較高，超標比例范圍為41.7%～75%。綜上，南畹河迭撒斷面水質總體達標，但個別年份平均水質超標，各年度中水質超標比例較高，應引起足夠重視。

表3 南畹河迭撒斷面主要水質指標及單因子指數統計表（n=12）

表4 各類水質比列統計表 單位：%

2.2 水質綜合評價

除將各年水溫、pH值、DO、糞大腸菌群、TN外的19項指標帶入單因子污染指數計算公式計算得各項污染物的單因子污染指數外，再帶入綜合污染指數和內梅羅污染指數公式計算得到相應的指數，具體結果見表5。根據表5可知，6年平均濃度對應綜合污染指數指數P=0.33，6年指數均在0.2～0.4之間，對應水質狀況為“較好”，表明南畹河迭撒斷面水質檢出值在標準內，個別項目接近或超標。6年平均濃度對應內梅羅綜合污染指數PN=0.70，對應污染登記為“清潔（安全）”，但接近臨界值。其中2015、2018年PN＞0.7，其余年份PN≤0.7。

表5 南畹河迭撒斷面水質綜合評價結果一覽表（2013—2017）

2.3 水質的時間變化規律

將各年度綜合污染指數指數P和內梅羅綜合污染指數PN進行Daniel趨勢檢驗，綜合污染指數指數的spearman秩相關系數rs=-0.441（N=6），污染指數的spearman秩相關系數為rs=0.314（N=6），rs均小于0.829，說明評價時段內綜合水質較為平穩。

2.4 污染狀況與降水相關性

選取COD、CODMn、BOD5、NH3-N、Tp、Cu、Zn7項指標6年月均值分別與降水月均值進行spearman相關性分析。結果表明，CODMn與降水在置信度為0.01時，相關性顯著（相關系數0.898，顯著水平0.000）；Tp、Cu、Zn與降水在置信度為0.05時，相關性顯著，相關系數分別為0.506（顯著水平0.047）、0.566（顯著水平0.027）、0.503（顯著水平0.048），表明了隨著雨季降水的增加，徑流增加了外源污染物的輸入。另外，COD、BOD5、NH3-N與降水的相關系數為0.382（顯著水平0.110）、0.292（顯著水平0.179）、0.196（顯著水平0.271），這3項指標與降水在統計學意義上雖無顯著相關性，但仍表現出了明顯的雨季（4—9月）濃度比旱季（10—3月）高的特征，COD、BOD5、NH3-N雨季平均濃度與旱季的比值分別為1.44、1.18、1.13。南宛河流域主要季節性生產企業為制糖業，而制糖業生產周期集中在12月至次年4月份，生產時間集中在旱季，在此可以排除季節性生產企業污染物對雨季污染物濃度增加的影響，面源污染較工業污染嚴重。

3 結論

（1）南宛河迭撒斷面水質總體良好，平均水平滿足《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅱ類水質要求，但個別年份水質超標；綜合水質方面，個別項目接近或超標；需提高對斷面水質污染的重視。

（2）南宛河迭撒斷面2013—2018年間綜合水質變化平穩。

（3）降水對南宛河迭撒斷面水質有顯著影響，CODMn、Tp、Cu、Zn與降水直接存在顯著的相關關系，COD、BOD5、NH3-N有明顯的雨季濃度高于旱季的特征，表明降水形成的入河徑流污染了水體，面源污染為主要污染源之一。